Introduktion av metanol som drivmedel

Introduktion av metanol som drivmedel Slutrapport Projektnr 20679-1 ARBETSKOPIA Juni 2006

INNEHÅLLSFÖRTECKNING Sida SAMMANFATTNING...I 1 INTRODUKTION... 1 1.1 Tidigare försök med metanolbränsle... 1 2 LITTERATURSTUDIE... 2 2.1 Metodik... 2 2.2 SAE:s databas... 2 2.3 Avgränsningar... 3 2.4 Översikt... 3 2.4.1 Användning av metanol sett i ett större sammanhang...4 2.4.2 Äldre publikationer...6 2.5 Några intressanta resultat från litteraturstudien... 6 2.5.1 Materialkompatibilitet...7 2.5.2 Motorslitage och kompatibilitet med smörjoljor...8 2.5.3 Fasseparation...9 2.5.4 Kallstart...9 2.5.5 Flottförsök m.m....10 2.6 Alternativ användning av metanol... 11 2.6.1 Direktinsprutning i otto- och dieselkoncept...11 2.6.2 Dissocierad metanol...12 2.6.3 Sammanfattande kommentarer om litteraturstudien...13 3 FLOTTFÖRSÖK M3... 15 3.1 Fordon... 17 3.2 Korrosion... 18 3.3 Analys av motorolja... 19 3.3.1 Analysresultat:...20 3.4 Användaracceptans... 20 3.5 Introduktion av M3 på allmän tankstation... 20 4 EMISSIONSMÄTNING PÅ FORDON... 22 4.1 Provcell och analystrustning... 22 4.1.1 Aldehyder...23 4.1.2 Partikelstorleksfördelning...23 4.1.3 Bränslen...23 4.1.4 Provbil...23 4.1.5 Inställning av dynamometer...23 4.1.6 Körcykel...24 4.1.7 Provschema och provningsmetodik...25 4.2 RESULTAT... 25 4.2.1 CWF...27

4.2.2 Energiförbrukning...29 4.2.3 Koldioxid (CO2)...30 4.2.5 Kolväten (HC)...31 4.2.6 Kolmonoxid (CO)...32 4.2.7 Kväveoxider (NOX)...33 4.2.8 Formaldehyd och acetalaldehyd...34 4.2.9 Partiklar (massa)...35 5 EMISSIONSMÄTNINGAR I MOTORPROVCELL... 36 5.1 Provmotorer... 36 5.2 Bränslen... 36 5.3 Emissionsmätningar... 36 5.4 Provpunkter... 37 5.5 Provresultat Volvo Portinsprutad... 39 5.5.1 HC emissioner...39 5.5.3 CO emissioner...40 5.5.1 NOx emissioner...42 5.6 Provresultat Mitsubishi GDI... 46 5.6.1 HC emissioner...46 5.6.2 CO emissioner...48 5.6.3 NOx emissioner...49 5.6.4 BSFC...50 5.6.5 Jämförelse mellan M5 och M10...51 5.6.6 Slutsatser...56 6 INBLANDNING AV ETANOL OCH METANOL... 57 6.1 Bränslespecifikationer.... 57 6.1.1 Möjliga bränsleformuleringar....58 6.1.2 Fasseparationsproblemet...59 6.1.3 Flyktighet....61 6.1.4 Kompatibilitet mellan metanol och motormaterial....63 6.1.5 Oktantalsrespons vid inblandning av alkoholer i bensin....64 7 STORSKALIG INTRODUKTION AV METANOL SOM DRIVMEDEL... 66 7.1 Introduktionsstrategi... 67 7.2 Distribution... 68 7.2.1 Distribution av biometanol för låginblandning...68 7.2.2 Distribution av fossil metanol...69 I. BILAGA 1. BENSINSPECIFIKATION ENLIGT MILJÖKLASS 1... 1 II. BILAGA 2. STANDARD FÖR METANOL ENLIGT IMPCA.... 1 III. BILAGA 3. BLANDNINGSTABELL FÖR BENSIN OCH METANOL.... 1

TABELLER Sida TABELL 1. FORDON I FLOTTFÖRSÖKET. STRÄCKA OCH TANKNINGSVOLYM ENLIGT KÖRJOURNALER.... 17 TABELL 2. PROVPUNKTER (VÄGLASTER) FÖR SAMTLIGA BLANDNINGAR... 37 TABELL 3. SÄRSKILDA PROVPUNKTER MED M5, M10 PÅ GDI MOTOR 37 TABELL 4. PROVPUNKTER VID FULLAST (WOT) (LASTEN ÄR RIKTVÄRDEN)... 37 TABELL 5. MAXIMAL INBLANDNING (VIKTS-%) AV VATTEN I BENSIN/METANOL (VID 20OC)... 60 TABELL 6. BERÄKNADE RVP-VÄRDEN FÖR OLIKA AKTUELLA ALKOHOLINBLANDNINGAR I BENSIN... 62 TABELL 7. METANOL SPECIFIKATION I SVENSKA FLOTTFÖRSÖK UNDER 1980-TALET... 67 BILDER Sida FIGUR 1. ANTAL PUBLIKATIONER OM METANOL I SAE:S DATABAS (1990-2003)... 4 FIGUR 2. STATOILS TANKSTATION I HJÄLLBO, GÖTEBORG.... 15 FIGUR 3. CONVAULT OVANJORDCISTERN FÖR M3E3-BENSIN... 16 FIGUR 4. CISTERN OCH PUMP FÖR FLOTTFÖRSÖK MED M3E3-BENSIN17 FIGUR 5. FOTO PÅ KOLV OCH CYLINDERVÄGG... 18 FIGUR 6. FOTO PÅ KOLV. UTTAGEN FÖR VENTILERNA SYNS I BILDENS ÖVERKANT.... 18 FIGUR 7. FOTO PÅ TÄNDSTIFTEN... 19 FIGUR 8. FOTO PÅ BRÄNSLEPUMP OCH FILTER... 19 FIGUR 9 RULLMOTSTÅND PÅ CHASSIDYNAMOMETER... 24 FIGUR 10. EU-KÖRCYKEL... 25 FIGUR 11. TOTAL BRÄNSLEFÖRBRUKNING I EU-KÖRCYKELN [LITER / 100 KM]... 28 FIGUR 12. TOTAL ENERGIFÖRBRUKNING I EU-KÖRCYKELN [MJ/ 100 KM]... 29 FIGUR 13. EMISSIONER AV KOLDIOXID... 30 FIGUR 14. EMISSIONER AV KOLVÄTEN... 31 FIGUR 15. EMISSIONER AV KOLMONOXID... 32 FIGUR 16. EMISSIONER AV KVÄVEOXIDER... 33

FIGUR 17. EMISSIONER AV FORMALDEHYD [TOTALRESULTAT NEDC] 34 FIGUR 18. EMISSIONER AV ACETALDEHYD [TOTALRESULTAT NEDC]. 34 FIGUR 19. EMISSIONER AV PARTIKLAR [GRAVIMETRISK MÄTNING]... 35 FIGUR 20. SYREHALTER FÖR M3 OCH E3... 60 FIGUR 21. DESTILLATIONSKURVOR FÖR E3 RESP M3E3... 62

i Sammanfattning Introduktion Metanol är ett av de drivmedel som kan framställas ur bioråvara, med hög verkningsgrad. Ur systemperspektiv är metanol ett av de absolut energieffektivaste biodrivmedlen. Metanol kan produceras ur biomassa genom termisk förgasning. Råvarupotentialen i form av skogsråvara eller svartlut från massaindustrin är mycket stor vilket innebär att metanol kan ersätta en stor del av dagens fossila drivmedel. Intromet-projektet startade 2003 med stöd från Energimyndigheten. Syftet har varit att studera introduktion av metanol som drivmedel, främst genom låginblandning i bensin. I ett längre perspektiv kan metanol användas som drivmedel för bränsleceller. Detta projekt har innefattat flottförsök, emissionsmätningar på fordon, emissionsmätningar i motorprovcell, litteraturstudier, olje- och drivmedelsanalyser. Projektorganisation Henrik Boding, projektledare Peter Ahlvik Lars Eriksson Ralf Barkhage Egon Larsson Sjur Haugen Bjarne Lindberg Helena Fornstedt Einar Botten Per-Martin Roos Ingemar Denbratt Anders Roth Christoffer Widegren Sylvid Källberg Clas Ekström Per Holmberg Peter Schmidt ELAB Statoil Norge AS Statoil Detaljhandel AB OKQ8 Chalmers tekniska högskola Trafikkontoret i Göteborg Gatubolaget i Göteborg Identic AB Vattenfall Utveckling AB Konsult Slutsatser En inblandning av metanol i bensin är praktiskt möjligt idag. Europastandarden för bensin tillåter upp till 3% inblandning av metanol och emissioner och körbarhet påverkas ej. En bättre blandning är att utöver 3% metanol även tillsätta 3% etanol, totalt 6% alkohol, vilket

ii också ryms inom bensinstandardens ramar och denna blandning fungerar också bra i praktiken vilket flottförsöket i detta projekt visat. Inverkan på emissionerna är inte mätbara av en alkoholinblandning upp till 6% men med högre inblandningar kan alkoholernas påverkan registreras även om förändringarna är små. Alkoholer har många goda egenskaper som drivmedel och metanol fungerar som drivmedel i både otto- och dieselmotorer och i framtiden även bränsleceller och nya koncept som tex HCCI-motorer. Detta innebär att det finns avsättning för framtida produktion av biometanol genom termisk förgasning av biomassa eller svartlut men också för fossil metanol som kan motiveras av försörjningsskäl. Produktion av biometanol bör stimuleras parallellt med att bränslespecifikationerna ses över i syfte att tillåta högre halter av metanol. Metanol har snarlika egenskaper med etanol och en samintroduktion av dessa bränslen bör uppmuntras. Förslagsvis kan specifikationen för E85 utökas med en väsentlig del metanol för att utöka marknaden för biometanol. Dagens etanolbilar bör i framtiden även klara M85 eller åtminstone en väsentlig andel metanol. Ett argument som ofta förs mot metanolen är dess giftighet. Den första åtgärden vid metanolintag är att dricka etanol och en blandning av etanol och metanol bör rimligtvis eliminera eller reducera risken för metanolförgiftning. Metanol är en av de vanligaste handelskemikalierna världen över och dess egenskaper är väl kända.

ii i SUMMARY Introduction Methanol is one of the automotive fuels that can be produced from biomass with high energy yield. In a system perspective, methanol is one of the most energy effective biofuels. Methanol can be produced from biomass through gasification and the raw material potential e.g. woody biomass and black liquor from the pulp industry is huge. The Intromet-project started in 2003 with financial support from the Swedish Energy Agency. The purpose has been to study the introduction of methanol as an automotive fuel mainly by low blending in petrol. In a longer perspective methanol can be increasingly used as a fuel for fuel cells. This project has embraced a fleet test, emission measurements on vehicles and on engines in test cells, as well as literature surveys, oil and fuel analyses. Conclusions An introduction of methanol in petrol is practically feasible today. The European fuel standard allows a blending level of up to 3% by volume, in petrol. The standard also allows a blending of 3% ethanol together with 3% methanol. This blend works well in practice as shown in this project. An alcohol blend of up to 6% has negligible impact on emissions but above this level the impact is shown even though its is small. This implies there is a market for biomethanol today as automotive fuel, produced by thermal gasification of biomass and black liquor, but also fossil methanol from natural gas can be motivated by security of energy supply. Biomethanol production should be stimulated in parallel with adjustment of fuel specifications to allow higher content of methanol. Methanol has similar characteristics as ethanol and a co-introduction of these alcohols should be supported. As a suggestion, the specification for E85 could be extended with a considerable part of methanol to increase the market for biomethanol. Todays Flexible Fuel Vehicles on ethanol should be prepared to manage M85 as well or at least, a considerable part of methanol. One often used argument against methanol is its poisonousness but the first aid at methanol intake is to drink ethanol. This should mean that a blendning of ethanol and methanol would reasonably eliminate or lower the risk of methanol poisioning. Methanol is a world wide commodity and it well known how to handle it in a safe way. Alcohols have many good properties as fuels and methanol is a good fuel for otto- and diesel engines and in the future also fuel cells and new concepts as HCCI-engines.

1 1 INTRODUKTION 1.1 Tidigare försök med metanolbränsle. Att alkoholer kan användas som motordrivmedel har varit känt sedan länge. Redan för årtionden sedan har alkoholhaltiga drivmedel för fordon förekommit i industriländerna. Tidigare var dock de krav som kunde ställas från motortillverkarnas sida på kompatibilitet mellan drivmedel och motor tämligen beskedliga, medan det idag ställs högre krav. Särskilt är det stegrade krav på motoreffekt, ekonomi, körbarhet och miljö, som har gjort det nödvändigt att genomföra intensifierade ansträngningar att genom forskning och utveckling på drivmedelsområdet föra fram alternativen för storskalig insats på marknaden. Detta har varit särskilt påtagligt sedan 1970-talets oljekriser. Alltsedan nämnda oljekriser har således flera motortillverkare kunnat ställa olika prototyper till förfogande för provningsverksamhet, och ett första storförsök med ett blandbränsle mellan metanol och bensin i proportionerna 15/85 (såkallat M15-bränsle) genomfördes i Tyskland med 45 fordon redan 1975/76. Ungefär samtidigt och något senare genomfördes ett stort M15 projekt med inte mindre än 1000 fordon i Sverige i regi av företaget Svensk Metanolutveckling AB ( SMAB ). Dessa försök genomfördes framgångsrikt. Samtidigt genomfördes också försök med metanol som dieselbränsle i nyttofordon, bl a också i Sverige. Något senare under 1980/90-talen tillkom försök med ren metanol som drivmedel för personbilar i t ex Sverige och Tyskland. Projektet i Sverige genomfördes för 100 bilar. Man löste en serie viktiga problem i och med sådana fältförsök, såsom problem beträffande materialkompatibilitet och bränsleoptimering, varvid oljeindustri, fordonstillverkare, tillbehörsindustri samt kemiindustri genomförde egna forsknings- och utvecklingsprogram i tät samverkan med varandra. Inte minst viktigt var det att genomföra försök under extrema temperaturbetingelser, varvid deltog, förutom Tyskland och Sverige, arbetsgrupper från Brasilien, Italien, Kanada, Nya Zeeland, Nederländerna, Sydafrika och USA. Den mest näraliggande uppgiften består nu i att undersöka möjligheten att ersätta en mindre del av fossil bensin på drivmedelsmarknaden med alkohol, i föreliggande fall metanol. Drivkraften för denna uppgift utgår från den sig allt närmare ryckande tidpunkt, då fossil olja blir i ökande grad svårtillgänglig (såväl genom ökat oljepris som genom alltmer osäker tillförsel) samt från de krav, som allt kraftigare hävdas från alltfler håll vad avser tvånget att reducera ökningen av den s k växthusgaseffekten. Det kanske starkaste kravet utgår därvid från det s k Kyotoprotokollet genom vilket signatärstaterna skall förbinda sig att sänka de fossila utsläppen av CO2 till nivåer under 1990 års nivå. Kyotoprotokollet kunde övergå från förslag till praktiskt genomförande sedan Ryssland i början av 2005 ratificerat detsamma och därmed till skillnad från USA förbundit sig att genomföra protokollets intentioner.

2 2 LITTERATURSTUDIE En litteraturstudie ansågs viktig i projektet eftersom aktiviteterna i Sverige inom området de senaste två decennierna varit mer eller mindre obefintliga. Under en period på 1980- talet var metanol i Sverige det mest intressanta alternativa drivmedlet. Utveckling och flottförsök bedrevs bl.a. företagets SMAB:s (Svensk Metanolutveckling AB) regi. SMAB ägdes till att börja med gemensamt av staten Volvo. Efter att intresset initialt varit stort för metanol kom dock utvecklingen i slutet av 80-talet och början av 90-talet att koncentreras på andra drivmedel som t.ex. etanol, naturgas och biogas. En intressant sammanställningar av hur förutsättningarna för olika alternativa drivmedel varierat under perioden mellan 1974 och 2004 har gjorts i en rapport av CTH [1]. 2.1 Metodik Den litteraturstudie som genomförts här gör inte anspråk på att vara fullständig. Som jämförelse kan nämnas att en litteraturstudie för en teknisk/vetenskaplig avhandling i princip kräver att all relevant litteratur inom området gås igenom. Detta förutsätter sökningar i en mängd olika databaser (eller användning av sökmotorer som hämtar data från flertalet andra databaser) för att man inte skall missa någon relevant litteratur. I det här fallet har författarna koncentrerat sig på en tämligen enkel metod, nämligen att använda SAE:s databas (se beskrivning nedan). Syftet har varit att ta reda på om det finns någon litteratur av specifik nytta för Intromet projektet samt att i någon mån sätta låginblandning av metanol i bensin i ett större sammanhang där även andra alternativ diskuteras kort. I de preliminära sökningarna i SAE:s databas som utfördes i slutet av 2003 och början av 2004 visade det sig att det totala antalet referenser var så pass litet att någon avgränsning med hjälp av olika sökord och sökbegrepp utöver methanol inte behövde göras. Risken för att missa en publikation minskar därmed till nära noll medan arbetet med att gå igenom titlar och abstracts förstås ökar. Användningen av sökord blir begränsad till titlar, abstracts och de nyckelord (index terms) som SAE anger eftersom GMD databasen inte medger någon fritextsökning. Trots det verkar sannolikheten för att en rapport som behandlar metanol inte skulle nämna det i ett abstract som mycket liten. 2.2 SAE:s databas Ecotraffic prenumererar sedan många år tillbaka på SAE:s databas GMD (Global Mobility Database). Databasen finns i två versioner: en på CD-ROM och en Internetbaserad. Ecotraffic använder den senare varianten eftersom den uppdateras mer frekvent än den förra (månatligen i stället för en gång per år). SAE GMD databasen innehåller över 120 000 referenser; de äldsta daterade redan 1906. Utöver bibliografiska data och liknande uppgifter för publikationerna innehåller databasen även sammanfattningar (förutom i undantagsfall, som för de allra äldsta referenserna). Förutom SAE:s egna publikationer har också material från SAE:s systerorganisationer och liknande organisationer samlats. Exempel på publikationer är technical papers, standarder, direktiv, tidskrifter, rapporter m.m. Förutom från USA kommer litteraturen från ett flertal andra viktiga länder som t.ex. Japan, Tyskland, Italien, Storbritannien, Schweiz, Frankrike, Korea, Kanada m.fl. Det vanligast förekommande språket bland referenserna i GMD databasen är engelska men

3 även publikationer på en mängd andra språk finns tillgängliga. Översättningar görs inte av SAE annat än på beställning. Sammanfattningarna är som regel tillgängliga på engelska, även för de publikationer som bara finns tillgängliga på andra språk än engelska. SAE säljer förutom sina egna publikationer även en del publikationer (kopior) från övriga organisationer men i en del fall hänvisas man till den organisation som ursprungligen publicerat materialet. 2.3 Avgränsningar Användning av metanol i andra sektorer än väg- och järnvägstransporter har inte beaktats. Samlingsdokument av typen SAE Special Publications (SP) innehåller ett flertal SAE rapporter och räknas inte med i den statistik som redovisas nedan då de enskilda publikationerna redan omfattar detta material. Rapporter som fokuserat på användningen av metanol i andra alternativa motorer än bränsleceller, t.ex. gasturbiner stirlingmotorer och ångmotorer, har inte beaktats då sådana motorer är av begränsat intresse i dag. I och med att litteratursökningen och litteratursammanställningen inom Intrometprojektet utfördes i början av 2004 är det främst litteratur fram till och med detta datum som studerats. I något fall har enstaka senare publikationer behandlats nedan som komplettering till det arbete som gjordes 2004 men någon regelrätt genomgång av alla publikationer har inte utförts. 2.4 Översikt Av förståeliga skäl är intresset för nyare publikationer (90-talet och senare) som regel störst. Likväl kan man konstatera att det under tidigare ofta förekommit perioder då det publicerats betydligt mer material om metanol än som genomsnitt under en längre period. En indelning i det studerade materialet har gjorts. Den första perioden omfattar publikationer fram till 1990 och den senare 1990 och senare. En sortering av materialet har gjorts för att ta bort träffar som inte är relevanta för området. Följande resultat erhölls: Före 1990: 341 träffar, varav 318 relevanta 1990 och senare (fram till SAE Kongressen i mars 2004): 670 träffar, varav 599 relevanta Totalt erhölls alltså 1011 träffar, varav 917 ansågs ha åtminstone lite relevans för området. Som nämnts ovan utfördes litteratursökningen 2004. I några enstaka fall har publikationer av senare datum också behandlats nedan. För tydlighetens skull bör nämnas att dessa publikationer dock inte ingår i materialet ovan. I Figur 1 visas en plottning av antalet referenser mellan 1990 och 2003. För 2004 finns av förståeliga skäl inte några referenser med eftersom året ännu inte hade löpt ut när litteratursammanställningen gjordes. Under 2004 som egentligen bara omfattade en enda stor konferens fram till det datum litteratursökningen gjordes, nämligen SAE Kongressen hittades bara två publikationer.

4 Figur 1. Antal publikationer om metanol i SAE:s databas (1990-2003) I figuren syns en tydlig topp för antalet publikationer i början av 90-talet. Den uppgång som syns kring sekelskiftet kan hänföras till ett ökat intresse för användning av metanol i bränslecellfordon. Av någon anledning synes detta intresse ha minskat under de senaste åren. I stället har intresset för bränsleceller koncentrerats på vätgas som drivmedel även om man också i detta fall kan skönja en viss avmattning 1. 2.4.1 Användning av metanol sett i ett större sammanhang Alkoholer användes redan i början av 1900-talet i förbränningsmotorer och speciellt etanol har i kristider (t.ex. under de båda världskrigen) ofta använts i form av låginblandning. I dag är etanol det i särklass största biodrivmedlet världen över. De största marknaderna för etanolanvändning är Brasilien och USA. Även i dessa fall dominerar låginblandning. Gengas användes t.ex. i Sverige under andra världskriget i förhållandevis stor skala (~75 000 fordon 2 ) men röner i dag föga intresse. LPG (motorgas) är ett drivmedel som vunnit ganska stor spridning världen över. Någon väsentlig ökning är inte att förvänta då tillgången på LPG är begränsad och konkurrens med användning i andra sektorer (t.ex. matlagning och industri) finns. Intresset för naturgas (CNG) som drivmedel är ökande men den användningen är fortfarande väsentligt lägre än för etanol och LPG. På de marknader där tillgången på naturgas är ringa eller obefintlig förekommer användning av biogas. Dock kan man konstatera att användningen av biogas utanför Sverige är förhållandevis ringa och definitivt gäller det om jämförelsen görs mellan naturgas och biogas. 1 Under en period för några år sedan var också bensin och nafta av intresse men svårigheterna att reformera dessa drivmedel har också resulterat i ett minskat intresse. Senare har visst intresse noterats för reformering av dieselolja och bensin för användning i bränsleceller till elgenerering (APU) i fordonet. 2 Som kuriosa kan nämnas att dagens användning av så kallade miljöbilar är mycket lägre. Exempelvis var antalet miljöbilar som drivs med etanol (den största delmängden av miljöbilar), knappt 8 000 under 2003, bara drygt en tiondel av antalet gengasbilar i Sverige i slutet av andra världskriget. Under 2005 och 2006 har dock försäljningen av miljöbilar ökat kraftigt.

5 Metanol är en av de tre största kemikalier som hanteras världen över. Den primära användningen är således som råvara för kemisk/teknisk industri. De metanolproducenter som producerar metanol som kemisk/teknisk råvara har inga direkta intressen i drivmedelsproduktion och distribution. Över decennierna har motiven för ett intresse för metanol som drivmedel för fordon varierat. Metanol kan sägas vara ett av de första nya alternativa drivmedel som kom till användning under 80-talet. Åren efter 70-talets energikriser var fokuseringen störst på energiförsörjning. Därför var den fossila råvara som då fanns tillgänglig, företrädesvis naturgas och kol, av primärt intresse. Andra motiv för metanol under 70- och 80-talet var en minskning av avgasemissionerna. Sedermera när det visat sig att man lyckats åstadkomma mycket låga emissionsnivåer med bensin (först) och (senare också) med dieselolja har det motivet mer eller mindre försvunnit. Sedan den period i slutet av 80- och början av 90-talet då intresset för användning av ren metanol var som störst i USA har man sedermera koncentrerat sig på att använda metanol som råvara för MTBE (metyl tertiär butyleter). Drivkraften till användningen av MTBE var en minskning av avgasemissionerna och framförallt då de hälsofarliga emissionerna (air toxics) och den ozonbildning som avgaserna (i kombination med solljus och NO X i det senare fallet) ger upphov till. MTBE har den fördelen jämfört med ren metanol att den kan blandas in utan förändring av basbensinen eller användning av tillsatser för att minska riskerna för fasseparation. MTBE är mer lättlösligt i vatten än bensin och för några år sedan kunde man konstatera bl.a. i USA att flertalet vattentäkter förorenats av MTBE. Att åtgärda det verkliga problemet, dvs. de läckande tankarna, har knappt diskuterats som ett konkret alternativ, utan i stället har diskussioner om ett förbud av MTBE förts. Detta har sedermera lett till att MTBE numera är förbjudet i ett antal delstater och måste fasas ut. Detta gäller t.ex. den folkrikaste delstaten Kalifornien. Där kommer MTBE att ersättas med etanol. Det är ännu ej helt fastlagt att användningen av etanol kan ge den positiva inverkan på avgasemissionerna som visats för MTBE. Kraftigt ökade förångningsemissioner har konstaterats genom den ökade permeabilitet i polymerer och elastomerer som inblandning av etanol medför och en del oljeindustrier motsätter sig därför låginblandning av etanol [2]. En utfasning av MTBE har diskuterats i flera länder i Europa men ännu har inget land utom Danmark anammat denna strategi. EU har i ett officiellt dokument tagit ställning till användning av MTBE i bensin och förespråkar inget förbud [3]. EU har också låtit göra en riskuppskattning för MTBE [4]. I Sverige finns en produktionskapacitet på ca 50 000 ton MTBE och totalt användes under 2002 ca dubbelt så mycket MTBE. Endast i något enstaka fall har kontamination av grundvatten med MTBE kunnat påvisas i Sverige. Användningen av MTBE i Sverige har minskat kraftigt när på senare tid låginblandning av etanol i stor skala har införts. Denna inblandning görs dels av ekonomiska skäl (skattebefrielse), dels i syfte att uppfylla EU:s så kallade biodrivmedelsdirektiv som föreslår ett (ej bindande) mål på 5,75 % för substitutionen (på energibas) av bensin och dieselolja till 2010. I flera europeiska länder har ETBE kommit till användning i stället för MTBE. Anledningen här är densamma som för etanolinblandning, nämligen att substituera bensin med en icke-fossil drivmedelskomponent. Emedan det tillåtna ångtrycket dock är lägre i länder nere på kontinenten än i Sverige och övriga nordiska länder utom Danmark, är inblandning av etanol svårare än inblandning av ETBE. Låginblandningen av etanol ökar ångrycket kraftigt medan ETBE inte har någon nämnvärd inverkan. Efter den period under 80- och början av 90-talet då intresset för metanol var som störst har intresset dalat. Bland fordonsindustri och oljebolag är intresset i dag som regel mycket ringa. I de fall som metanol de senaste åren rönt intresse har det varit som drivmedel för fordon med bränsleceller.

6 2.4.2 Äldre publikationer Den allra första SAE rapporten från 1967 inom området [5] behandlar metanol som drivmedel för bränslecellfordon ett i dag synnerligen aktuellt ämne. Rapporten fick dock få efterföljare under de närmaste två decennierna. Först i slutet av 90-talet och i innevarande decennium har intresset för bränsleceller tagit fart på allvar. En viss ökning av intresset för metanol kan skönjas som följd av denna utveckling. Under de 5 första åren under 70-talet (1970-1974) publicerades totalt bara 10 SAE rapporter om metanol, dvs. i medeltal 2 per år, men 1975 publicerades hela 12 rapporter. Det lär knappast vara något sammanträffande att denna ökning skedde strax efter den första oljekrisen 1973, med hänsyn taget till den eftersläpning på 1-2 år som brukar vara fallet innan en yttre faktor av detta slag kan påverka antalet publikationer [ 3 ]. Efter toppåret 1975 sjönk åter antalet publikationer och låg under resten av decenniet på i medeltal 6 publikationer per år (totalt 24 för 1976-1979). Som kuriosa kan nämnas att en SAE rapport publicerades 1981 beskriver den så kallade Mobil processen för att framställa bensin från metanol [6]. Bensin av hög kvalitet kan framställas från metanol över en katalysator av ZSM-5 (zeolit). Detta är ett alternativ till Fischer-Tropsch metoden men har de senaste åren inte uppmärksammats lika mycket som den sistnämnda metoden. 2.5 Några intressanta resultat från litteraturstudien Som nämnt tidigare gör denna litteraturstudie inte anspråk på att vara på något sätt heltäckande. Det innebär också att all litteratur inte beskrivs eller refereras till i texten. I stället har ett urval av intressanta rapporter gjorts. Litteraturen har sorterats in efter några olika problemområden i underrubriker i detta avsnitt (2.5). För att i någon mån visa på annan användning av metanol som drivmedel och för att sätta in låginblandning av metanol i ett större sammanhang har också ett antal publikationer som behandlar områden som ligger utanför nämnda område kommenterats. Detta behandlas under avsnitt 2.6 nedan. De problemområden med har anknytning till låginblandning av metanol i bensin som valts för indelningen i underrubriker nedan är: 1. Materialkompatibilitet 2. Motorslitage och kompatibilitet med smörjoljor 3. Fasseparation 4. Kallstarter 5. Flottförsök mm. Den sista rubriken handlar egentligen inte om något specifikt problemområde utan refererar till några av de flottförsök som genomförts inom området. 3 Det tar mer än ett halvår mellan call for papers till SAE och publikation. Om man dessutom förutsätter att underlaget för publikationen tar ett halvt till ett år att generera erhålls en total minimiperiod på ca 1-1,5 år innan systemet reagerar. Detta stämmer ganska bra med den observerade fördröjningen mellan oljekrisen 1973 och SAE Kongressen 1975.

7 2.5.1 Materialkompatibilitet Med materialkompatibilitet avses här dels korrosion av metaller, dels påverkan på polymerer och elastomerer. Kompatibiliteten med elastomerer och polymerer vid olika inblandningshalter av etanol och metanol i (högaromatisk) bensin undersöktes redan 1980 i studier av GM [7] och Du Pont [ 8 ]. Vid samma koncentrationer (10 till 100%) gav metanol i den sistnämnda studien en ökad svällning av materialen jämfört med etanol. Elastomerer som syntetiskt gummi (fluorkolväte gummi, Engelska: fluorohydrocarbon resin) uppvisade den bästa resistansen. De flesta studier av materialkompatibilitet har handlat om M85 eller M100. Betydligt färre studier finns med låginblandning av metanol. I en SAE rapport från 1992 görs en genomgång av materialval och konstruktion av tankningsstationer för metanol [9]. En stor del av rapporten koncentreras på materialkompatibilitet. En mycket omfattande manual för metanoltankstationer har tagits fram av Acurex på uppdrag av CEC (California Energy Commission) [10]. Sammanfattningsvis kan konstateras att det finns en väl dokumenterad kunskap på det här området. Det har ofta ansetts att metanol är mer korrosivt än etanol. Emellertid visade Norman Brinkman på GM i en studie att E85 var mer korrosiv än M85 genom en högre löslighet för korrosiva föroreningar [11]. Korrosiva föreningar som sulfater är kända för att initiera galvanisk korrosion. För att galvanisk korrosion skall uppstå krävs följande: anod, katod, elektrolyt och en elektrisk kontakt. Elektrolyten är i det här fallet E85 eller M85. Metallerna i bränslesystemet utgör anod respektive katod. En kraftig ökning av korrosionen uppmättes av Brinkman för bränslen med högre halt av sulfater. Inom SAE har en standard (SAE J1681) för testning av materialkompatibilitet utarbetats. När standarden kom var metanol/bensin blandningar i fokus men i en senare utgåva av standarden behandlas de flesta flytande drivmedel [12]. Olika testbränslen som skall representera värsta fall har tagits fram. För att representera låginblandning används en blandning innehållande 85 % kolväten och 15 % metanol. Metanol har valts i stället för etanol eftersom den anses mer aggressiv än etanol. För att ytterligare öka aggressiviteten har tillsatser av vatten, salt och myrsyra gjorts i noga specificerade koncentrationer. För att testa material för en världsomspännande generell användning i bränslesystem till bensinoch dieselmotorer krävs tester med fyra olika testbränslen. Ett av dem är nämnda variant innehållande 15 % metanol, en annan innehåller 15 % MTBE och de två övriga är olika varianter av kolväten med korrosiva tillsatser. Man kan även tillägga material till bränslesystem i bilar som exempelvis skall köras på E85 och M85 måste genomgå fler tester. Här måste förutom 85 % alkohol även blandningar med alkoholhalter på 15 % och 30 % alkohol testas, liksom även kombinationer innehållande MTBE. Man borde kunna utgå ifrån att bränslesystemen i moderna bilar har material som genomgått de tester som specificeras i SAE J1681. En inblandningshalt på 3 % som tolereras enligt EU:s specifikation borde därför inte bereda några problem. Även om en viss säkerhetsmarginal i förhållande till det testbränsle som används enligt ovan (15 % metanol) torde vara önskvärd borde rimligtvis högre halter än 3 % metanol kunna tolereras. En fråga som kommit upp på senare år i och med att bl.a. Kalifornien fasat ut inblandning av MTBE till förmån för etanol är att genomsläppligheten (permeabiliteten) för polymerer och elastomerer ökar vid inblandning av alkoholer [13, 14]. Denna egenskap omfattas inte direkt av den ovan diskuterade SAE J1681 standarden. Tester har visat en betydligt högre permeabilitet när etanol blandas i bensin jämfört med standardbensin [15]. Detta resulterar i kraftigt förhöjda förångningsemissioner vid praktisk drift. Inverkan ökar med ökande

8 temperatur, något som är speciellt viktigt i Kalifornien men som naturligtvis inte har samma betydelse i Sverige. Notera att det inte bara är fråga om utsläpp av etanol utan att även lättare kolväten följer med etanolen. MTBE som ju etanolen ersätter har inte samma kraftiga inverkan på permeabiliteten. I den ovannämnda rapporten har inte metanol undersökts men i flera rapporter nämns att metanol har en ännu högre permeabilitet än etanol. Det är förståeligt eftersom metanolmolekylen är mindre än etanolmolekylen och därför lättare penetrerar genom polymerer och elastomerer. Det finns naturligtvis material som har mindre genomsläpplighet än de vanliga materialen i bränslesystemet till bensinbilar. Materialen som används i E85 och M85 bilar i USA är självfallet av denna typ eftersom de bilarna måste klara samma krav på förångningsemissioner som bensindrivna bilar. Det är också troligt att E85 bilar producerade i EU också har bättre material även om dessa i dag inte behöver certifieras (och genomgå efterkontroll) med E85 som bränsle (dock med bensin). Problemet med låginblandning är att bilar avsedda för bensindrift inte har material som tål högre inblandning av alkoholer utan att permeabiliteten ökar drastiskt. Att bygga om gamla bilar är inte realistiskt och att anpassa alla nya bilar till en betydligt högre inblandning är heller knappast realistiskt. Det finns därför en rimlig gräns för hur hög alkoholinblandning sådana bilar klarar med hänsyn till förångningsemissionerna. Gränsen kan ligga lägre än vad motorn och motorstyrningen egentligen tål. Kanske ligger denna praktiska gräns för etanol så pass lågt som 10 % och för metanol sannolikt lägre. En ökad inblandning av etanol upp till just 10 % diskuteras för närvarande inom EU. Den gräns på 3 % som finns för metanol kommer sannolikt att behållas [16]. 2.5.2 Motorslitage och kompatibilitet med smörjoljor Den korrosion som beskrevs i avsnittet ovan hänger till stor del samman med det ökade slitage i metanoldrivna ottomotorer som beskrivs i många publikationer. Mest undersökt är M85 men i den del fall förekommer även M100. Några undersökningar av motorslitage vid låginblandning av metanol har inte hittats i litteratursökningen. Inverkan på slitage med metanol som bränsle dokumenterades i en SAE rapport från SwRI på en Ford 2,3 liters motor [ 17 ]. Metanol minskade visserligen uppbyggnaden av beläggningar men ökade slitaget kraftigt jämfört med bensin. Slitageproblemet diskuterades sedermera i ett flertal publikationer från samma tidsperiod [19]. Ryan m.fl. visade t.ex. att de förbränningsprodukter som myrsyra reagerar med järnet i cylinderfodret [Error! Bookmark not defined.]. Metanol i flytande form i förbränningsrummet spelar också en stor roll. Naegeli visade i en studie att en film av flytande metanol som antänds på en polerad stålyta producerar distinkt rost [20]. Vid förbränning av metanol bildas mindre mängder myrsyra, formaldehyd och dioxymetylenperoxid som oxidationsprodukter. En del av dessa ämnen löses i den vätskeformiga filmen. Myrsyra identifierades som den främsta orsaken till initieringen av rost. I en studie av Toyota konfirmerades resultaten från flera andra studier som pekat på inverkan av temperaturen på korrosionen [21]. Vid högre temperaturer på kylvätska och olja än 70 C var förslitningen med metanol snarlik den för oblyad bensin. Författarna till rapporten konstaterar också att slitaget kan reduceras genom tätare oljebytesintervaller, genom att använda specialoljor och med ytbehandling av motordelar. En annan viktig faktor som konstaterades av Baisley och Edvards var att korrosionshastigheten är starkt beroende av hur bränsle-luft prepareringen sker [Error! Bookmark not defined.]. Med en bra atomisering och förångning minskar korrosionen. Med förgasare ökar slitaget oerhört.

9 I ett fältprov av staten New York har motorslitaget dokumenterats för fyra M85 drivna Ford Taurus och fyra bensindrivna bilar ur en kontrollgrupp [22]. Oljeanalyserna av innehåll av järn visade en initialt hög förslitning för alla bilar när de var nya, som sedan minskade när bilarna väl var inkörda. Slitaget av järn var dock genomgående något högre för de M85 drivna bilarna. Orsaken tros vara att metanolen tvättar bort oljefilmen från cylinderväggarna. Även för aluminium noterades något högre värden för M85 men de ansågs inte utgöra någon anledning till oro vad gäller motorernas livslängd. Inverkan av olika smörjoljor och alternativa formuleringar har studerats i ett antal rapporter. Några av de tidigaste studierna härrör från 80-talet [23, 24], 25]. I en rapport av senare datum (1993) har ett laboratorietest använts för att utvärdera motoroljor för FFV bilar [26]. Slitaget ökar desto längre oljan använts. Som nämnts ovan finns inte särskilt många publikationer om motorslitaget med M15 eller E15. Ett undantag är dock en rapport från Finland som beskriver resultaten från fyra Talbot Horizon som körts på E15 i över 20 000 km [27]. Ett kraftigt ökat slitage noterades, särskilt i så kallad stop and go trafik. Nödvändigheten av att bränslen och oljor matchas påpekades. Man kan notera att denna rapport är gammal och att den motorteknik och de oljor som användes då skiljer sig kraftigt från det vi har i dag. Det är inte säkert att resultaten är överförbara till de förutsättningar man har i dag. Det finns ändå skäl att uppmärksamma att det i kallt klimat finns risk för ökat motorslitage även med lägre inblandningshalter av alkoholer. 2.5.3 Fasseparation Fasseparation av metanol/bensinblandningar kan inträffa om vattenhalten är för hög. Risken för separation ökar vid minskande temperatur. Fasseparation undersöktes redan tidigt när metanol blev aktuellt som motorbränsle och ett flertal studier om detta problem finns publicerade [28, 29, 30]. Eftersom intresset för användning av metanol i form av låginblandning minskat kraftigt efter 80-talet, finns relativt få nya publikationer. En studie publicerad i Journal of Automotive Engineering under 2005 kan dock vara värd att nämna [31]. Effekterna av användning av etanol som hjälplösningsmedel (co-solvent) till metanol studerades. För M10 användes halterna 8,5 % vol av metanol och 1,5 % vol av etanol. För M25 var halterna 19 respektive 6 %. Genom tillsatsen av etanol löstes problemen med fasseparation. Det kan nämnas att fasseparation också nämns i ett antal av de övriga publikationer som citeras i denna sammanställning. 2.5.4 Kallstart Någon väsentlig (mätbar) inverkan på motorns kallstartförmåga kan inte förväntas vid så låga inblandningshalter av metanol i bensin som 3 %. Dock är det välkänt att detta problem är påtagligt vid högre inblandningshalter. Följaktligen behandlar många referenser detta problem. Som tidigare konstaterats är en lösning att låta bilen starta på bensin. Denna metod användes redan i M 100 programmet i Sverige [Error! Bookmark not defined.]. I en senare rapport har Volvo och Cosworth Engineering studerat ett lite modernare koncept på samma tema [32]. Ett system med två olika drivmedel är dock knappast praktiskt för en bredare introduktion utan andra lösningar måste hittas. Problemet vid kallstart är egentligen direkt förknippat med den bränsle-luft preparering som förekommer i ottomotorer. Generellt har ju även bensindrivna ottomotorer liknande problem med bränsle-luft prepareringen vid kallstarter. Emellertid förvärrar alkoholernas annorlunda fysikaliska egenskaper jämfört med bensin problemet. Olika metoder att

1 0 förbättra kallstartegenskaperna har undersökts. Man kan också notera att den inre bränsleluft preparering med mycket höga insprutningstryck som används i dieselmotorer har väsentligt bättre egenskaper vid kallstart utifrån denna aspekt (alltså bränsle-luft prepareringen). Följaktligen är det ej förvånande att goda kallstartegenskaper ända ned till -29 C har kunnat åstadkommas med direktinsprutning av metanol [33]. Noteras bör att testcellen som användes av GM Research Labs vid försöken i nämnda rapport inte klarade en lägre testtemperatur än så. Utan tvekan vore detta alltså en fullt gångbar lösning på problemet med kallstarter. I och med övergången till direktinsprutning för bensindrivna motorer kommer tekniken att finnas tillgänglig i framtiden. Det bör dock poängteras att den första generationen av insprutningssystem direktinsprutning av bensin inte ger en så fin atomisering av bränslet som man skulle önska. Den andra generation av insprutningssystem, som introduceras under hösten 2006 av bl.a. BMW och Mercedes, torde innebära en väsentlig förbättring på denna punkt. Dieselmotorer till personbilar är i dag uteslutande utrustade med direktinsprutning. Under slutet av 80-talet och början av 90-talet utvecklades två prototypmotorer för drift med M100 av utvecklingsföretagen AVL och FEV (i samarbete med VW). Tester med kallstart av båda motortyperna finns dokumenterade. Kallstart ända ner till -29 C har demonstrerats, vilket är mycket bättre än vad dagens E85 bilar klarar. Utvecklingen av motorerna beskrivs mer i detalj i avsnitt (2.6.1). 2.5.5 Flottförsök m.m. Två svenska flottförsök inom området utfördes på 80-talet, det ena med M15 och det andra med M100 som drivmedel. M15 projektet omfattade 1 000 bilar och 19 pumpar. Båda flottförsöken kan betecknas som tämligen ospektakulära, dvs. inga större driftsproblem förelåg. Exempelvis fanns inga problem med den ovan beskrivna fasseparationen i M15 flottförsöket. Den tekniknivå som fanns i bilarna i båda projekten speciellt i M15 projektet måste dock betecknas som föråldrad med dagens mått och värdet av erfarenheterna är därför inte så stort i dag. De svenska erfarenheterna från det så kallade M 100 projektet finns dokumenterade i en rapport från STU 4 (Styrelsen för Teknisk Utveckling) [34]. Fältprovet pågick i över två år och omfattade 22 bilar från 7 olika tillverkare. Den bil som i fältprovet kört längst avverkade 85 000 km. Kallstartproblematiken var en egenskap hos metanol som uppmärksammades speciellt genom de ovanligt kalla vintrarna 84/85 och 85/86. De flesta bilarna hade ett system för att starta på bensin och kunde därför klara samma temperaturnivå (-30 C) för kallstarter som bensindrivna bilar. Endast en av bilarna var utrustad med insprutningssystem och så kallad trevägskatalysator. Inspektioner av motorerna visade att de metanoldrivna motorerna generellt var renare än motsvarande bensindrivna motorer. Desto mindre bensin som användes vid kallstart, desto renare var motorerna. Flertalet av motorerna, och speciellt då från de två svenska tillverkarna som hade utvecklats under kortare tid än de flesta andra bilarna, uppvisade ett ökat slitage jämfört med normala bensindrivna bilar. Slitaget kunde direkt relateras till driftsförhållandena (antalet kallstarter, m.m.). Kortare oljebytesintervaller (7 500 km) än normalt användes. De oljor som var speciellt anpassade var bättre än standardoljor men det nämndes i rapporten att de fortfarande inte var fullt anpassade för metanoldrift. 4 STU kom sedermera att ingå i NUTEK efter sammanslagning med dåvarande Energiverket (STEV) och Industriverket (SIND). Efter NUTEK:s uppdelning i flera myndigheter (Energimyndigheten och Vinnova), respektive sammanslagning mellan dessa och verksamheter från KFB, kan Vinnova och Energimyndigheten i dag sägas ha den roll som STU hade.

1 1 Två tidiga svenska rapporter från SMAB 5 (Svenska metanolutveckling AB) kan också vara av intresse att nämna. I den första rapporten undersöktes emissionerna av polycykliska organiska föreningar, PNA (alternativa benämningar är PAH eller PAC), med metanol, bensin och blandningar av metanol och bensin som drivmedel [ 35 ]. Inga konsekventa skillnader mellan de två bränslena och blandningar mellan dem kunde konstateras. PNA som inte finns i drivmedlen kunde hittas i avgaserna. Den andra rapporten från SMAB behandlade främst metanol och bensinblandningar [ 36 ]. Att man koncentrerade sig på detta alternativ i stället för användning av metanol i ren form berodde på att strategin på den tiden var först att introducera metanol i form av låginblandning. Något väsentligt skäl till annan strategi finns knappast i dag heller. 2.6 Alternativ användning av metanol Ovan har inblandning av metanol i bensin, både i form av låginblandning och högre halter (M85) diskuterats. Låginblandning i bensin är sannolikt den bästa och mest kostnadseffektiva vägen att snabbt introducera ett drivmedel på marknaden. Bränsleflexibla bilar (M85) är ett annat koncept av intresse under en övergångsperiod. På längre sikt kan andra koncept vara av intresse. Även om det ligger utanför ramarna för denna studie kan det vara av intresse att kort beröra några av alternativen. Detta eftersom de kan ge en fingervisning om lösningen på några av de problem som har diskuterats ovan. 2.6.1 Direktinsprutning i otto- och dieselkoncept Direktinsprutning är främst intressant eftersom det kan lösa kallstartproblemet. Det är också troligt att problemet med förslitning kan minskas kraftigt. Detta gäller för ottomotorer under förutsättning att insprutningstekniken kan utvecklas. En intressant SAE rapport från 1980 behandlar tester med ren metanol och blandningar av metanol och bensin i en direktinsprutad Ford Proco motor [ 37 ]. Det kan först vara på sin plats med lite bakgrundsinformation. Proco motorkonceptet (Proco: PROgrammed COmbustion) utvecklades av Ford i slutet av 70-talet och början av 80-talet som ett svar på kraven att minska bränsleförbrukningen från personbilarna. De övriga två stora amerikanska tillverkarna satsade då på dieselmotorer i personbilar en strategi som senare övergavs. Fords Proco motor kom aldrig i produktion då det fanns en hel del tekniska problem med konceptet. Bl.a. fanns då inte insprutningsutrustning tillgänglig med den flexibilitet som moderna direktinsprutningskoncept kräver. För att ändå uppmärksamma hur pass långt framme Ford var på den tiden kan man notera att den nivå av NO X emissioner som uppnåddes låg på ungefär samma nivå som för den första moderna direktinsprutade motorn från Mitsubishi. Det sistnämnda resultatet uppnåddes dock mer än 15 år senare (1997) och dessutom med hjälp av en NO X reducerande katalysator. Testerna med metanol i Proco motorn var framgångsrika. En relativt låg känslighet för ångtryck, god bränsleekonomi, låga emissioner och god körbarhet för blandningar av metanol och bensin såväl som för ren metanol (M100). Testerna utfördes med en modifierad insprutningspump som anpassats till metanol. Relativt nyligen har konceptet med direktinsprutning av metanol i förhållande till bensin undersökts vid Universitetet i Zwickau [38, 39]. Försöken som genomförts i en insprutningsrigg har visat vissa fördelar för metanol jämfört med bensin vid 5 SMAB var föregångare till SDAB (Svensk Drivmedelsteknik AB). Som kuriosa kan nämnas att några av de personer som var anställda i bolaget sedermera skulle bli engagerade i Ecotraffic, Nykomb Synergetics och Chemrec.

1 2 direktinsprutning på grund av de fysikaliska egenskaperna 6. Inga försök på motor var ännu kända när denna litteratursökning gjordes. Två koncept med direktinsprutade dieselmotorer drivna med M100 för personbilar utvecklades på 1990-talet av utvecklingsföretagen AVL [40, 41, 42] och FEV [43, 44, 45, 46]. AVL motorn baserades på en 2,3-liters Opel direktinsprutad prototyp som uppenbarligen aldrig kom i produktion. FEV motorn baserades på en 1,9-liters VW TDI motor och utvecklades i samarbete med VW. Båda motorerna använde glödstift och kunder därför använda M100 som drivmedel. Olika kompressionsförhållanden mellan 15,5:1 och 23,5:1 testades med glödstift som tändhjälp och ända upp till 26/27:1 testades med kompressionständning. De slutliga utförandena av motorerna fick i båda fallen kompressionsförhållanden något högre än för dieselbränsle. Nästan lika hög verkningsgrad som med dieselbränsle erhölls i båda fallen. Emissionsnivåerna var, med beaktande av att detta åstadkommits redan för ca 15 år sedan, imponerande. FEV motorn testades även i oberoende tester av amerikanska EPA. Som lägst nåddes en NO X nivå på 0,1 g/km, dvs. nästan i nivå med moderna bensindrivna bilar med trevägskatalysator. Emissionerna av formaldehyd, ett känt problem på metanoldrivna motorer, kunde med katalysator reduceras till en nivå av några milligram. Omsättningen i katalysatorn på bilen från FEV låg då på ca 96 %. Kallstart ner till -20 C (AVL) och -29 C (FEV) demonstrerades. En ganska lång period av förglödning med glödstiftet krävdes dock för att motorerna skulle starta vid denna temperatur. Ingen av de nämnda motorerna nådde produktionsstatus. Sannolikt var orsaken till detta att intresset för metanol kraftigt minskade i början av 90-talet. En annan bidragande orsak kan vara att alkoholdrivna direktinsprutade dieselmotorer inte kan göras bränsleflexibla. Detta är en avgörande nackdel under en introduktionsfas av ett drivmedel. 2.6.2 Dissocierad metanol En av de första rapporterna som behandlar dissocierad metanol kommer från Jet Propulsion Laboratory (JPL) [47]. Genom att använda avgasvärme för att över en katalysator kan metanolen dissocieras i CO och H 2. Detta ökar energiinnehållet i förhållande till ren metanol. Genom att denna energi tas från avgaserna brukar konceptet ibland kallas bottoming cycle på engelska. Forskning inom området bedrevs också på KTH i Sverige på 80-talet och fram till början av 90-talet. Se t.ex. Lars Petterssons doktorsavhandling för en översikt av den forskning som utförts i Sverige [48]. Ångreformering av metanol är ett liknande sätt att öka energiinnehållet för bränslet [49]. I detta fall görs en vatten-gas skift för att konvertera CO till CO 2 och H 2 O till H 2. Detta är för övrigt också den process som används för att framställa vätgas för användning i bränsleceller. I förhållande till dissociation förloras lite energi men å andra sidan kanske det kan kompenseras av att vätgasen har mer gynnsamma egenskaper än den blandning av CO och H 2 som erhålls vid dissociation. Dissociation och ångreformering är två processer som är mycket svåra att utnyttja för andra drivmedel än metanol ombord på fordonet. DME har liknande förutsättningar men de är inte lika grundligt undersökta. Genom att processerna för metanol (och DME) sker vid låga temperaturer till skillnad från förhållandet för kolväten (bensin, diesel, CNG, etc.) finns som sagt var möjligheten att öka energiinnehållet. Detta kan inte göras på ett praktiskt sätt för några andra drivmedel än metanol och DME. Det är något förvånande att de unika möjligheter till verkningsgradsförbättring som finns inte undersökts mer i detalj. 6 Notera det omvända, dvs. att bensin fungerar bättre än metanol vid kallstart med konventionell insprutning i inloppsröret, jämfört med vad den nämnda referensen indikerar.